[发明专利]增加对电迁移的阻力的结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及增加对电迁移的阻力的结构。

背景技术

随着半导体器件的最小部件尺寸缩减和相邻金属线的间距减小，诸如高加速温度/湿度应力试验(HAST)失败、增加电迁移和应力迁移的可靠性问题变得更加严重。器件尺寸的缩减和金属间距和宽度的减小导致电阻和电流密度提高。电流密度提高可能使金属生长金属枝晶(metallic dendrite)的速率提高，这会减小相邻金属线之间的间距，并最终造成短路。

一种防止因这种短路而导致互连失败发生的方式是增加金属间距。由于器件将继续缩减，因此增大金属间距是不切实际的。作为可选的方式，可通过对金属施加各种表面处理来减少金属桥接短路，例如，已经发现将金属层暴露到氨水(NH₃)中减少沿界面的金属扩散。将掺杂剂引入金属层内也限制扩散。可惜的是，这些用于减小金属扩散速率的技术明显提高了金属层的电阻。

因此，需要新型的结构或者改进的工艺实现制造包括金属互连件的半导体器件。需要减少金属桥接的新型结构或者工艺。本发明提供了这种新型结构和工艺。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种器件，包括：

衬底；

位于所述衬底上方的多个层间介电层；

位于所述衬底上方的多个金属层；

位于所述多个层间介电层和所述多个金属层上方的第一聚合物层；

其中，所述第一聚合物层具有第一表面、与所述第一表面在相同侧的第二表面以及与所述第一表面相对的第三表面，所述第一表面和所述第二表面的深度差为大约或者大于1um；

位于所述第一聚合物层的所述第一表面上的多根金属线；以及

位于所述多根金属线和所述第一聚合物层上的第二聚合物层。

在可选实施例中，所述器件进一步包括位于所述多根金属线的侧壁和所述第二聚合物层之间的非金属材料层。

在可选实施例中，所述非金属材料层包括氮化硅、氧化硅、氧氮化硅、碳化硅、碳氮化硅或者它们的组合。

在可选实施例中，所述第一聚合物层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、合成树脂或者它们的组合。

在可选实施例中，所述第二聚合物层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、合成树脂或者它们的组合。

在可选实施例中，所述多根金属线由铜、钽、铝、钛、金或者它们的组合制成。

在可选实施例中，所述铜通过电镀或者喷镀工艺形成。

在可选实施例中，所述多根金属线中的两根相邻金属线之间的间距小于约20um。

在可选实施例中，所述层间介电层包括低k介电材料，并且所述低k介电材料的介电常数小于约3。

根据本发明的另一方面，还提供了一种器件，包括：

衬底；

位于所述衬底上方的多个层间介电层；

位于所述衬底上方的多个金属层；

位于所述多个层间介电层和所述多个金属层上方的第一聚合物层；

位于所述第一聚合物层的第一表面上的多根金属线；

位于所述多根金属线上的第二聚合物层；以及

位于所述多根金属线的侧壁和所述第二聚合物层之间的抗电迁移层。

在可选实施例中，所述多根金属线由铜、钽、铝、钛、金或者它们的组合制成。

在可选实施例中，所述铜通过电镀或者喷镀工艺形成。

在可选实施例中，所述第一聚合物层具有第一表面、与所述第一表面在相同侧的第二表面以及与所述第一表面相对的第三表面，并且所述第一表面和所述第二表面的深度差为大约或者大于1um。

在可选实施例中，所述抗电迁移层为金、镍、铂、锡、钛、钯、氮化钛、钨、银、锗、铟或者它们的组合。

在可选实施例中，所述第一聚合物层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、合成树脂或者它们的组合。

在可选实施例中，所述第二聚合物层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑、硅树脂、苯并环丁烯、环氧树脂、合成树脂或者它们的组合。

在可选实施例中，所述多根金属线的两根相邻金属线之间的间距小于约20um。

根据本发明的又一方面，还提供了一种形成器件的方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上方形成多个层间介电层；

在所述衬底上方形成多个金属层；